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摘 要:随着复合材料在电子制造业的大量应用,大量的废料和废弃物不仅造成巨大的物质浪费,也给我们所赖以生存的环境带来污染。本文提出从管理的角度和利用数字化制造技术。
关键词:复合材料 绿色制造
一、概述
随着我国科技的进一步发展,我国电子行业越来越多地使用复合材料来制造相关元器件。由于复合材料具有金属等其他材料所没有的一些优异性能,复合材料将在电子制造中扮演更为重要的角色。大量未用的预浸料不但造成巨大的资源浪费,而且还会对环境造成污染。本文重点阐述的就是在复合材料设计和制造过程中如何执行绿色制造的理念,降低制造成本,减少废料对环境造成的污染。
二、提高管理水平,提升生产技术
1.提高材料的再利用率。在生产过程中,首先是尽量减少废品的产生,但在减少废料的形成之后,对环境管理来说,最好的方法包括系统、零部件和组分的再利用可以使废预浸料获得最高的价值。但对未固化废弃预浸料除了地下填埋外,还可以制成平板等其他要求不高的物品,不仅能创造经济价值,最重要的是能使对环境的污染降到最低。
2.控制储存和使用环境。预浸料储存和使用环境的控制要素主要是温度、湿度和介质。制备和使用预浸料的环境温度应在20℃左右。预浸料的储存温度一般在-18℃,可以保证预浸料有较长的储存寿命。湿度对预浸料性能的影响尤为严重,一方面树脂吸水后,水分将起到增塑作用,使树脂的玻璃化温度降低,不利于储存;另一方面预浸料中含水,往往导致复合材料中空隙含量增大,制品废品率增高。
3.使用数字化制造技术。高性能复合材料为生产轻质、高性能的产品提供了巨大的机会,但材料成本高、设计和制造复合材料的复杂。数字化制造技术的发展为降低成本,提高復合材料生产效率,缩短复合材料产品的开发时间,减少材料浪费,降低工具损耗提供了有力的保障。
从工艺方面来说,对制件进行准确的工艺评估是获得合理设计结果和确保高质量产品的关键因素。采用计算机数值模拟方法取代工艺实验来发现制件设计方案和工艺方案的隐患并加以改进。由于工艺实验被取代,制件因工艺实验导致的成本因素可免除,而设计方案的工艺性评估和修改也可由设计和制造部门同时迅速进行,形成高效率的运作模式。
三、废固化复合材料的再循环利用
在研究已固化复合材料循环利用的方法中,大致有四种除去基体树脂的技术它们是:催化转化、逆向气化、直接加温热解和在流化床中热解。
1.增强纤维的循环再利用。对于复合材料增强纤维的再利用,首先须将纤维从固化的基体材料中分离出来。对于热固性和热塑性基体复合材料都可以使用热、化学和热化学方法很容易进行分解而基本上不会使纤维降解。用再循环纤维制成的复合材料的力学性能受到纤维强度、长度分布和界面粘结的影响,因为非常小的表面缺陷就可能产生重大的影响,而一些除去树脂基体的方法可能对纤维表面造成影响,所以再循环增强纤维的一个潜在应用是它们同其他来源分离出来的再循环聚合物结合起来再制成低成本复合材料。
2.固化树脂的分解再利用。树脂基体分解产品的成分取决于除去基体所使用的工艺。低温催化转化基本上产生气体形式的低相对分子质量的碳氢化合物。这种化合物可以蒸馏成化工原料或作为燃料使用。碳氢化合物的组成依赖于基体材料的组分。用逆向气化法除去基体能产生可燃烧的气体,这种气体可以作为能源加以储备和使用。用流化床燃烧分解树脂基体,基体在床中被氧化,产生能量和氧化产品。如片状模塑料(SMC)含有碳酸钙填料,可以与煤一起燃烧,既产生能量也可减少含硫氧化物的散发。
3.其他再循环工艺方法。废料作为能量焚化是相对简单的工艺,对于某些类型的复合材料,它是最为经济可行的处理技术。但某些基体材料可能产生有毒的排出物,因此在焚烧时要有相应的处理措施,如安装排出物控制清除器等。
参考文献:
[1]宁波材料所“热塑性碳纤维复合材料——绿色制造”获中国好设计银奖[J].玻璃钢/复合材料,2017
[2]唐见茂.航空航天复合材料绿色化发展浅析[J].航天器环境工程,2015
[3]陈潇健.两种车用高分子材料的绿色工程化应用研究[D].扬州大学,2016
[4]吕 鹏.绿色制造理论在母线制造中的应用与研究[D].辽宁工程技术大学,2015
关键词:复合材料 绿色制造
一、概述
随着我国科技的进一步发展,我国电子行业越来越多地使用复合材料来制造相关元器件。由于复合材料具有金属等其他材料所没有的一些优异性能,复合材料将在电子制造中扮演更为重要的角色。大量未用的预浸料不但造成巨大的资源浪费,而且还会对环境造成污染。本文重点阐述的就是在复合材料设计和制造过程中如何执行绿色制造的理念,降低制造成本,减少废料对环境造成的污染。
二、提高管理水平,提升生产技术
1.提高材料的再利用率。在生产过程中,首先是尽量减少废品的产生,但在减少废料的形成之后,对环境管理来说,最好的方法包括系统、零部件和组分的再利用可以使废预浸料获得最高的价值。但对未固化废弃预浸料除了地下填埋外,还可以制成平板等其他要求不高的物品,不仅能创造经济价值,最重要的是能使对环境的污染降到最低。
2.控制储存和使用环境。预浸料储存和使用环境的控制要素主要是温度、湿度和介质。制备和使用预浸料的环境温度应在20℃左右。预浸料的储存温度一般在-18℃,可以保证预浸料有较长的储存寿命。湿度对预浸料性能的影响尤为严重,一方面树脂吸水后,水分将起到增塑作用,使树脂的玻璃化温度降低,不利于储存;另一方面预浸料中含水,往往导致复合材料中空隙含量增大,制品废品率增高。
3.使用数字化制造技术。高性能复合材料为生产轻质、高性能的产品提供了巨大的机会,但材料成本高、设计和制造复合材料的复杂。数字化制造技术的发展为降低成本,提高復合材料生产效率,缩短复合材料产品的开发时间,减少材料浪费,降低工具损耗提供了有力的保障。
从工艺方面来说,对制件进行准确的工艺评估是获得合理设计结果和确保高质量产品的关键因素。采用计算机数值模拟方法取代工艺实验来发现制件设计方案和工艺方案的隐患并加以改进。由于工艺实验被取代,制件因工艺实验导致的成本因素可免除,而设计方案的工艺性评估和修改也可由设计和制造部门同时迅速进行,形成高效率的运作模式。
三、废固化复合材料的再循环利用
在研究已固化复合材料循环利用的方法中,大致有四种除去基体树脂的技术它们是:催化转化、逆向气化、直接加温热解和在流化床中热解。
1.增强纤维的循环再利用。对于复合材料增强纤维的再利用,首先须将纤维从固化的基体材料中分离出来。对于热固性和热塑性基体复合材料都可以使用热、化学和热化学方法很容易进行分解而基本上不会使纤维降解。用再循环纤维制成的复合材料的力学性能受到纤维强度、长度分布和界面粘结的影响,因为非常小的表面缺陷就可能产生重大的影响,而一些除去树脂基体的方法可能对纤维表面造成影响,所以再循环增强纤维的一个潜在应用是它们同其他来源分离出来的再循环聚合物结合起来再制成低成本复合材料。
2.固化树脂的分解再利用。树脂基体分解产品的成分取决于除去基体所使用的工艺。低温催化转化基本上产生气体形式的低相对分子质量的碳氢化合物。这种化合物可以蒸馏成化工原料或作为燃料使用。碳氢化合物的组成依赖于基体材料的组分。用逆向气化法除去基体能产生可燃烧的气体,这种气体可以作为能源加以储备和使用。用流化床燃烧分解树脂基体,基体在床中被氧化,产生能量和氧化产品。如片状模塑料(SMC)含有碳酸钙填料,可以与煤一起燃烧,既产生能量也可减少含硫氧化物的散发。
3.其他再循环工艺方法。废料作为能量焚化是相对简单的工艺,对于某些类型的复合材料,它是最为经济可行的处理技术。但某些基体材料可能产生有毒的排出物,因此在焚烧时要有相应的处理措施,如安装排出物控制清除器等。
参考文献:
[1]宁波材料所“热塑性碳纤维复合材料——绿色制造”获中国好设计银奖[J].玻璃钢/复合材料,2017
[2]唐见茂.航空航天复合材料绿色化发展浅析[J].航天器环境工程,2015
[3]陈潇健.两种车用高分子材料的绿色工程化应用研究[D].扬州大学,2016
[4]吕 鹏.绿色制造理论在母线制造中的应用与研究[D].辽宁工程技术大学,2015